8. Cấu trúc khóa luận
2.2.4.Nội dung 4: Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng
2.2.4.1. Vận dụng định luật bảo toàn cơ năng đối với hệ kín kết hợp với định luật bảo toàn khác để khảo sát sự va chạm.
- Va chạm mềm (va chạm hoàn toàn không đàn hồi):
Trong loại va chạm này, sau va chạm hai vật dính vào nhau thành một khối chung và chuyển động với cùng một vận tốc. Do biến dạng không được phục hồi, một phần động năng của hệ chuyển thành nội năng (tỏa nhiệt) và tổng động năng không được bảo toàn.
24
+ Trong va chạm đàn hồi, giữa hai vật xuất hiện biến dạng đàn hồi trong khoảng thời gian rất ngắn nhưng sau đó từng vật lại trở về hình dạng ban đầu và tổng động năng được bảo toàn.Sau va chạm, hai vật tiếp tục chuyển động tách rời nhau với vận tốc riêng biệt.
+ Trong va chạm đàn hồi xuyên tâm (va chạm đàn hồi trực diện), phương vận tốc ban đầu của hai vật trùng với đường thẳng nối khối tâm của hai vật.
+ Trong va chạm đàn hồi không xuyên tâm, phương vận tốc ban đầu của một vật không trùng với đường thẳng nối khối tâm của hai vật.
Chú ý: Nếu vật thứ hai chuyển động thì ta coi nó đứng yên.Sau đó, ta dùng công thức cộng vận tốc để tìm vận tốc tương đối của vật thứ nhất.
2.2.4.2. Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng và kết hợp với các định luật toàn khác để giải bài toán cơ học
- Bước đầu tiên là xác định hệ cơ của bài toán gồm những vật nào và có tính chất gì?
25
+ Hệ không cô lập, nhưng hình chiếu của tổng ngoại lực theo phương nào triệt tiêu?
+ Hệ có “cô lập” một cách gần đúng không, nghĩa là ngay khi xảy ra quá trình tương tác, va chạm, các nội lực xuất hiện có độ lớn vượt trội hơn các ngoại lực không?
+ Hệ có lực ma sát, lực cản… không?
- Sau khi xác định được tính chất của cơ hệ trong bài toán, sẽ định hướng được là phải áp dụng định luật bảo toàn nào?
- Để chuẩn bị cho việc áp dụng các định luật bảo toàn, phải viết ra các đại lượng vật lí (vận tốc, động lượng, động năng, thế năng, cơ năng…) của từng vật trong hệ trước và sau quá trình tương tác, va chạm.
- Cần chú ý rằng, nếu phải xét hình chiếu của các vecto lên cùng một trục thì trục đó phải chọn chiều dương thống nhất trước và sau quá trình tương tác.
- Nếu phải tính thế năng thì trước hết phải chọn mốc thế năng một cách phù hợp.
- Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ như vậy, ta viết các phương trình diễn tả các định luật bảo toàn thích hợp với hệ cơ của bài toán.
- Cuối cùng là giải và biện luận các phương trình đó.Khi giải cần chú ý là các hệ thức về động lượng là những phương trình vecto, các hệ thức về năng lượng là các phương trình vô hướng.